Pereosnastka.ru

Горячая навивка применяется при изготовлении крупных винтовых пружин, после навивки подвергаемых полной термической обработке, т. е. закалке и отпуску.

В технологический процесс горячей навивки пружин входят следующие операции:
1) отрезка заготовки требуемой длины;
2) нагрев заготовки;
3) оттяжка или вальцовка концов заготовки;
4) нагрев заготовки;
5) навивка пружины;
6) обрубка концов пружины;
7) разводка и правка пружины;
8) заточка и шлифование торцов пружины;
9) термическая обработка пружины;
10) испытание пружин и проверка размеров.

Отрезка пружинных заготовок

При изготовлении пружин с кольцами (пружины, работающие на растяжение, скручивание и т. п.) к полученной по вышеприведенной формуле величине прибавляют длину колец и концов и другие размеры по- чертежу.

Для пружин, работающих на сжатие, изготовляемых из материалов диаметром 12 мм и более, вычисленная длина заготовки укорачивается в целях экономии материала за счет оттяжки концов, которым обычно придается прямоугольная (по сечению) или клиновидная (по длине) форма.

Для пружин в индивидуальном производстве заготовки режут вручную, а в серийном и массовом производстве — на эксцентриковых прессах или ножницах; при этом для повышения производительности позади ножа устанавливают упоры для получения требуемой длины заготовки. В этом случае материал (пруток, полоса) просовывают между ножами до упора и затем нарезают на куски необходимой длины. При отсутствии упоров требуемую длину заготовки устанавливают разметкой.

Нагрев пружинных заготовок

Заготовки для оттяжки концов нагревают до 950—1150 °С в небольших отжигательных печах, работающих на нефти, на небольшом расстоянии отстоящих от молотов или от эксцентриковых вальцов.

Производить нагрев заготовок для оттяжки концов выше 1150 °С или ниже 700—750 °С не рекомендуется, так как это приведет к браку пружин: в первом случае из-за перегрева металла, во втором — из-за недогрева и образования трещин на оттянутых концах вследствие хрупкости стали.

Оттяжка концов заготовок

Для оттяжки концов заготовок применяются молоты с пневматическим или электрическим приводом, а также эксцентриковые вальцы, причем последние могут быть гладкими или с ручьями, по форме соответствующими профилю протягиваемого материала.

Оттянутые концы заготовки могут иметь различную форму поперечного сечения, однако надо учитывать, что они должны обеспечить параллельность торцовых плоскостей крайних витков пружины. Отсюда вытекают определенные требования к оттянутым концам заготовок навиваемых пружин.

Параллельность торцовых плоскостей крайних витков пружины после навивки нарушается в результате деформации оттянутых концов заготовки, происходящей в процессе навивки за счет сужения сечения от растяжения внешних волокон витка или расширения сечения от сжатия внутренних волокон витка, лежащих у оправки.

При прямоугольном поперечном сечении оттянутых концов заготовки эти сечения в результате деформации после навивки принимают трапецеидальную форму, вследствие чего пружина, снятая с оправки, не имеет точных торцовых плоскостей и неплотно прилегает к горизонтальной плоскости.

Рис. 1. Форма оттянутого конца прутка:
1 — поперечное сечение прутка до навивки пружины: 2 — поперечное сечение прутка после навивки пружины

Рис. 2. Оттянутый конец прутка пружины.

Восстановление перпендикулярности оси пружины к своему основанию может быть достигнуто дополнительной заточкой торцовых плоскостей крайних витков пружины.

Трапецеидальное поперечное сечение оттянутых концов заготовок обеспечивает более точные торцовые плоскости крайних витков пружины, так как в результате деформации эта форма сечения после навивки пружины переходит в прямоугольную форму оттянутого конца заготовки при условии закрепления во время начала навивки узкой стороной трапеции на оправке.

Трапецеидальная форма поперечного сечения оттянутых концов заготовок облегчает также последующее затачивание торцов крайних витков пружины. Весьма важно взаимное расположение поперечных сечений оттянутых концов заготовок. При навивке пружины на оправку заготовка постепенно поворачивается вокруг своей оси на некоторый угол, вследствие чего второй оттянутый конец заготовки ложится на оправку широкой гранью и нарушает правильное расположение последнего торцового витка.

Расположение поперечных сечений оттянутых концов заготовок должно быть таким, чтобы после навивки обеспечивать правильное прилегание опорных концов пружины. Взаимное расположение оттянутых концов заготовки лучше всего устанавливается экспериментальным путем при навивке опытных образцов.

Существенное значение при горячей навивке пружин имеет также внешняя форма оттянутого конца заготовки. Наиболее рациональная форма оттянутого конца заготовки (ее крайний виток не выходит за наружный диаметр пружины) показана на рис. 4. Наоборот, оттянутый конец заготовки по форме, показанной на рис. 3, будет выходить за наружный диаметр пружины, что вызывает необходимость в дополнительной заточке на наждачном камне.

Рис. 3. Положение оттянутого конца навитой пружины

Рис. 4. Положение оттянутого конца навитой пружины:
А — форма оттянутого конца прутка до навивки; В — оправка; С — положение оттянутого конца пружины

Нагрев заготовки перед навивкой пружины

Горячая навивка пружин производится после оттяжки концов, причем заготовки подвергаются предварительному нагреву. Нагрев должен быть осуществлен в наиболее короткий промежуток времени, при котором обеспечивается полный и равномерный прогрев заготовок по всему сечению и по всей длине, а также гарантируется отсутствие значительного окисления и обезуглероживания поверхностного слоя металла.

Прутки перед горячей навивкой пружин можно нагревать в длинных муфельных или пламенных печах или контактным нагревом прутков электрическим током методом сопротивления.

Температура нагрева заготовок 800—1000 °С перед навивкой выбирается в зависимости от химического состава стали и установленного технологического процесса для того или иного вида пружин. Время нагрева заготовок зависит от их размеров и обычно при нагреве в пламенных или муфельных печах составляет от 12 до 40 мин.

При нагреве заготовок в муфельных или в пламенных печах необходимо полное обеспечение равномерности температуры нагрева во всем рабочем пространстве печи, так как в противном случае по всей длине и сечению заготовок будут получаться пружины с различными диаметрами витков (брак).

Печи для нагрева должны располагаться на таком расстоянии от навивальных станков, чтобы были обеспечены быстрое и легкое обслуживание станков при навивке пружины и удобная и быстрая подноска нагретых заготовок к навивальному станку с тем, чтобы нагретые заготовки не успевали остывать. Практически печи устанавливаются на расстоянии 0,5—2,0 м от навивальных станков.

Хорошим способом нагрева прутков для навивки пружин является контактный нагрев электрическим током методом сопротивления. Для нагрева прутков 0 10—40 мм и длиной 4—6 м сконструированы специальные аппараты, в которых автоматизированы включение тока при нагреве прутка до заданной температуры и выбрасывание его на приемный стол.

Установки контактного нагрева прутков электрическим током методом сопротивления работают при малых напряжениях порядка 7—25 в и больших силах тока 6000—8000 а. Время нагрева прутков при этом способе весьма незначительно и продолжается всего лишь несколько минут (в зависимости от диаметра и длины прутков).

Навивка крупных винтовых пружин

Крупные винтовые пружины могут быть изготовлены на обычном мощном токарно-винторезном станке. Нагретые прутки навиваются на гладкие цилиндрические стержни, называемые оправками. Одним концом оправки зажимаются в патроне передней бабки станка, другим — упираются в центр задней бабки станка. На продольном суппорте станка устанавливается специальное приспособление, служащее для направления прутка при навивке его на оправку. Нагретый пруток пропускается через направляющее приспособление продольного суппорта станка и одним концом укрепляется на оправке. Диаметр оправки обычно определяется опытным путем и должен быть несколько больше внутреннего диаметра пружины, так как при последующей термической обработке пружина уменьшается по внутреннему диаметру.

Навивка пружин на шаг осуществляется при помощи гитары и ходового винта станка, с которым соединяется продольный суппорт станка. Пружина обычно навивается больше свободной высоты, чем это требуется по техническим условиям, так как при дальнейших испытаниях она укорачивается. Поэтому шаг при навивке выбирается несколько большим заданного условия.

При навивке правой спирали пружины пруток закрепляется на оправке у задней бабки станка. При навивке левой спирали пружины пруток закрепляется на оправке у патрона передней бабки станка или снизу оправки у задней бабки станка; при этом вращение станка изменяется на обратное.

Во время навивки пружин необходимо наблюдать за работой направляющего механизма продольного суппорта станка для обеспечения правильного выхода второго конца прутка на оправку.

При неправильном выходе на оправку, например, вследствие небольшого искривления, конец прутка должен быть быстро выправлен крючком.

После навивки пружина должна быть быстро снята с оправки, так как при остывании последняя зажмет оправку и снять ее будет трудно. Для того чтобы можно было быстро снять пружину с оправки, заднюю бабку станка делают откидной.

Производительность навивки пружин на токарно-винторезных станках невелика и целесообразна только в индивидуальном производстве.

При массовом изготовлении крупных пружин рациональнее применять специальные пружинонавивальные станки, которые дают возможность навивать пружины любого шага, автоматически получают крайние прижатые витки пружины, изменяют направление вращения и число оборотов шпинделя, обладают большой производительностью и снабжены специальными приспособлениями для снятия пружин с оправки после навивки.

Читать далее:

Холодная навивка пружин

• Повышение надежности пружин
• Технические требования, предъявляемые к упругим элементам
• Гальваническое покрытие и консервация
• Изготовление упругих элементов
• Служебные свойства нержавеющих пружин